Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Lærer opp hundene for våken, hemningsløs funksjonell magnetisk resonans tenkelig

Published: October 13, 2019 doi: 10.3791/60192
Automatic Translation
*1, *2, *1,3,4,5, *1,3,4,5
1Department of Psychology, Auburn University, 2Canine Performance Sciences Program, College of Veterinary Medicine, Auburn University, 3AU MRI Research Center, Department of Electrical & Computer Engineering, Auburn University, 4Alabama Advanced Imaging Consortium, 5Center for Neuroscience, Auburn University
* These authors contributed equally

Summary

Magnetisk resonans imaging (MRI) på hemningsløs våken hunder er en ny metode med flere fordeler fremfor Imaging med fysiske eller kjemiske tilbakeholdenhet. Denne protokollen introduserer en kostnadseffektiv trening metode som minimerer opplæring i MRI-miljøet, som kan være dyrt, og maksimerer faget utvalget tilgjengelig for canine funksjonell Mr.

Abstract

Vi presenterer en canine funksjonell Magnetic resonans imaging (fMRI) trenings protokoll som kan gjøres på en kostnadseffektiv måte, med høy energi hunder, for erverv av funksjonelle og strukturelle data. Denne metoden for trening hunder for våken, hemningsløs fMRI sysselsetter en generalisering prosedyre av stasjonering på flere ulike steder for å lette overføring av stasjonering atferden til den virkelige Mr skanne miljøet; Det gjør det uten behov for omfattende treningstid i Mr skanne miljø, som kan være dyrt. Videre deler denne metoden treningen av en stasjonering (dvs. haken hvile) oppførsel fra desensitization til MRI-miljøet (dvs. 100 + desibel skanne lyd), sistnevnte oppnås under dedikerte hørbar eksponering condition økter. Den komplette opplærings-og test protokollen krevde 14 timer og resulterte i umiddelbar overføring til nye steder. Vi likeledes gave eksempler av hjørnetann fMRI data det ha blitt ervervet fra synlig ansikt bearbeiding og olfactory diskriminering paradigmer.

Introduction

Magnetisk resonans imaging (MRI) utført på hemningsløs våken hunder er en ny metode, og skaper en frisk måte å undersøke funksjon og struktur i hunden hjernen. Den første publiserte beretninger om Mr image oppkjøp fra hemningsløs våken hunder ble publisert i 2009 (strukturelle) og 2012 (funksjonell)1,2. Det er flere fordeler med funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) for å studere hjernens funksjon i hemningsløs våken hunder. Først datainnsamlingen er lik som mennesker, og derfor lettere generaliserings på tvers av arter3. For det andre er det ikke behov for anestesi, eliminerer eventuelle uønskede ettervirkninger. Tredje, hjerne aktivitet endres ved anestesi og dermed kognitiv funksjon kan bli bedre vurdert uten anestesi4. Fjerde, mens væske/mat deprivasjon og fysisk tilbakeholdenhet tillate forskere å granske nonsedated dyr (f. eks gnager, avian, og primater modeller), disse dyrene kan være i svært forskjellige kognitive tilstander fra sine ikke-fratatt og hemningsløs kolleger 3i denne.

For øyeblikket er det fem laboratorier rundt om i verden som skanner våken hunder (Atlanta, USA; Auburn, USA; Budapest, Ungarn; Querétaro, Mexico; Wien, Østerrike), og det er ingen standardisert metode for trening hunder å forsettlig gjennomgå en Mr-Scan5,6,7. Alle lærer opp metoder aksje det vanlig målet av lærer opp hundene å være igjen fremdeles for utbygget perioder, hvilke er på krevd for kvalitet hjerne avsøker. Mens alle metoder fungerer via prinsippene for forsterkning læring, hvordan akkurat det er implementert varierer, og vi vet ennå ikke effekten av denne variansen på resultatene. Derfor, hvis en foreslått trening metoden er akseptert og kommer til å bli mye brukt, kan det redusere noen mengden av uønsket varians i dataene. I denne artikkelen fokuserer vi på treningsmetoden for stasjonering i MRI-skanneren. Mr-skanning er dyrt, og den foreslåtte metoden vi utviklet har som formål å være kostnadseffektiv og dermed generaliserings til trenere over hele verden uten regelmessig tilgang til en MRI-skanner for trening.

Metoden består av to hovedkomponenter: trening og testing. Treningen består av to faser. Fase en er trening hunden til haken målet (dvs. stasjon) i et åpent miljø og fase to er trening hunden til stasjonen i en uekte MRI. Desensitization til MRI skjer gjennom trenings fasene, i separate, dedikerte hørsels eksponerings økter. Testing består av stasjonering i en bærbar uekte MRI, i fem forskjellige test steder. Hjelpemidlet av denne tester Phase er å generalisere det stasjonering opptreden, Letter forflytning å det virkelig MRI omgivelsene. Den generelle protokollen er oppsummert i figur 1.

Figure 1
Figur 1: tidslinje for protokoll. Protokollen tidslinjen er delt inn i to komponenter, opplæring og testing. Opplæring er videre inndelt i to faser, åpent miljø og mock MRI. Separate hørsels eksponering økter oppstår under trening også. Testingen består av stasjonering i en bærbar uekte MRI, på fem forskjellige overførings steder (T1-T5). En gang hunden har generalisert det stasjonering opptreden å kriterier inne fem adskilt forflytning plasseringene, hunden er moden til datainnsamling av sted inne det virkelig MRI omgivelsene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Avhengig av fasen, opplæring og testing tar 25 til 75 minutter per uke, per hund: 1 10 minutters hørsels eksponering økt og to eller flere 5 til 30-minutters stasjonering økter. Denne protokollen kan fullføres om 25 uker. Under overføring testing, hunder utføre flere utbrudd av en 5-minutters opp/ned/opphold og haken hvile i en bærbar mock MRI (bore, radiofrekvens coil, 90 + dB lyd, Ear padding) i fem ulike steder. Overførings økter inntreffer én gang per uke i 30-60 minutter, over fem uker på rad. Under Mr-testing, hunder utføre flere utbrudd av den endelige stasjonering atferd under en 60 minutters økt av strukturelle og funksjonelle data oppkjøpet i en ekte MRI-skanner.

Gjennom opplæring og testing, en hake hvile er atferden til fokus. En hake hvile er hunden berører haken til et objekt overflate etter noen stikkordet til målet (dvs. resten haken) til at overflaten. Det stikkordet til målet kan være fysisk (f. eks gest, lokke), verbal (f. eks, talte ord "hvile"), eller et objekt (for eksempel tilgang til haken resten selv). Flytende ytelse av haken målretting atferden er avgjørende for å begrense hodet bevegelse. I denne protokollen, haken resten oppførsel er betinget, vedlikeholdt, og generalisert til å skje i flere sammenhenger (forskjellige resten apparater, på flere steder) med økende mål varighet (opptil fem minutter). I tillegg trener forholdene og opprettholder sterke resultater av atferd ned og opphold, samt god stimulans kontroll over utgivelsen Cue "OK", den conditioned forsterker og atferdsdata hendelsen markør "Klikk", og keep going signal (kg) "gode" 8. i løpet av protokollen, flere stimuli og apparater er innført på bestemte stadier og for bestemte intervaller. Disse materialene er lett og rimelig anskaffet. Hvis du vil ha mer informasjon, se tabellen over materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Etisk godkjennelse for disse metodene ble innhentet fra Auburn University institusjonelle Animal Care og bruk komiteen og alle metoder ble utført i samsvar med deres retningslinjer og forskrifter. For hørsels eksponering er progresjon gjennom øktene basert på ukenummer. For stasjonering møter, en spesifikk samling-spesifiserte gjennomførelse kriteriet (e.g., det vil si elleve-andre varigheten av hake mål for), må av være møtte tidligere det utdannet kanskje fremskritt hunden å morgendagen samling inne det lærer opp Phase. Ellers er dette trinnet gjentas.

1. hørsels eksponering økter

Merk: Disse øktene utgjør passiv eksponering og aktiv klassisk counterconditioning av en positiv betinget emosjonell respons (CER) til MRI Scanner støy; skanneren støyen er etablert som en stimulans forutsi tilgang til leketøy spille eller mat belønninger. Eksponerings økter inntreffer én gang per uke i ca. 10 minutter.

  1. Passiv eksponering (PE) økter er ambient, 40-70 desibel (dB) eksponering for MRI-skanneren lyder. Transport hunden å en familiær morsjon område og tillate hunden å gå i nærheten stund hørlig playback er stille hørlig for møtet-spesifiserte kvantum igjennom en transportabel Bluetooth høyttaler (se kilde av arbeidsmateriale). Gjennomfør tre PE-sesjoner på 10 min avspilling av skanner støy, en gang per uke i tre uker (PE1 40-60 DB, pe2 65 db, PE3 70 DB).
  2. Aktiv eksponering (AE) økter bruke en standard klassisk condition paradigmet og er utført etter de tre PE økter. Transport hunden å en familiær indoor lærer opp rom og løpe igjennom ti rettssaker av det kort-forsinkelsen Klassisk forfatning fremgangsmåte (se skikkelsen 2).
    1. Spill av skanne lyd ved økt spesifisert volum for 10 s.
    2. Etter 10 s ha forløpt, delta inne 20 s av leketøy-lek (eller sammenhengende næringen belønne) med det hunden stund det skanner bråk er fremdeles hørlig.
    3. Etter 20 s av lek, Gjenerverve leketøyet fra hunden og pause støyen. Vent med hunden (i stillhet, hund uten leketøy/mat) for 10 s.
    4. Etter denne forsinkelsen starter du neste prøveversjon. Gjennomfør ti forsøk per økt.
    5. Volumet økes trinnvis over øktene. Gjennomføre en AE sesjon en gang per uke i tolv uker (AE 1 45 DB, ae2 50 db, AE3 55 dB, AE4 60 DB, AE5 65 dB, AE6 70 DB, ae7 75 DB, AE8 80 DB, AE9 85 DB , AE10 90 DB, ae11 100 db, AE12 > 100 DB).

Figure 2
Figur 2: aktiv eksponering. Aktiv eksponering (AE) er en kort forsinkelse klassisk condition prosedyre. 10 s CS (dvs. skanne lyd presenteres av seg selv), 20 s CS + US (dvs. ball og skanne lyd presenteres sammen), 10 s forsinkelse (ingen ball, ingen skanning lyd). Etter denne forsinkelsen, starter rettssaken over. Det er ti forsøk per økt, med inkrementelle volum øker over økter. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Merk: samle følgende lyd: Mr Scanner Baseline, SHIM, localizer (speider), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI, og løse DTI, ved hjelp av for eksempel en smarttelefon lydopptak app gjennom den åpne døren til en 3T MRI Suite under Phantom skanninger. Bestem volumnivået av lydavspilling under treningsøktene via en desibel meter telefon app.

2. stasjonering økter

Merk: Disse øktene er delt inn i to faser: åpent miljø og mock MRI. Etter å ha fått et hake-til-objekt-mål, økes varigheten i en persentil tidsplan på 10%. Etter hvert som nye elementer og utstyrsdeler legges til i trenings konteksten, er visse kriterier for atferden (f.eks. varighet) midlertidig avslappet:
1) i stasjonering økter, trener tog en nese-touch oppførsel til en foldet håndkle og deretter en hake hvile på et foldet håndkle. At haken resten atferd er generalisert til å skje i et skum haken hvile og gradvis bygget til en 5 min bout varighet.
2) samtidig, robust ned og opphold atferd er bygget og vedlikeholdt.
3) disse atferd er så betinget til å skje i et lukket rom (dvs. tunnel) og på en 3 ' høyde.
4) hunden er da acclimated til hodet kabinettet (mock menneskelige ekstremiteter RF coil).
5) Ear padding er innført, og skanne lyd er (re) innført i sammenheng med stasjonering atferd.
Hunden vil til slutt være i stand til å utføre en robust haken hvile med hodet og kroppen vedlagt på en 3 ' høyde, med øret polstring og skanne lyd spiller på 90 + desibel (dB), i minst 5 min kamper. På forsterkning-noen hunder er iboende mer motivert av mat, mens andre er mer motivert av lek eller ros9. Inne "falle i staver-så-spandere" (C/T), det T er ikke nødvendigvis mening næringen behandler, temmelig den henviser å belønningen fremgangsmåte, hva enn det kanskje være for det detalj hunden for det detalj scene i sin lærer opp. Til tross for næringen belønninger låne dem selv å høyere ratene og stiller gjentagelser av opptreden, hva enn hunden foretrekke kan brukes i starten, selv om det er en høy-forslag lek (e.g., ballet, rykk). Som haken målet atferden blir mer motstandsdyktig mot distraksjon og varighet, overgang til bruk av mat belønninger. Til slutt kan leken spille lagres for lang varighet eller lenket anfall av haken resten ytelse.

  1. Fase 1-åpent miljø
    1. Belaste det falle i staver. Bygge en forening imellom det ' Tic-Toc ' av det falle i staver og hundene ' primære belønne (e.g., næringen) stund fanger oppmerksomheten. Utføre raske repetisjoner av C/T-hendelser for oppmerksomhet (kropps orientering mot og/eller øyekontakt); kaste det behandler å restarte hundene ' holdning. Utfør denne økten én gang.
      Merk: denne sesjonen tar vanligvis ikke mer enn 3 min. Den kan lengere eller gjentatt hvis det utdannet er ikke seende underskriver det det falle i staver er etablerte som betinget forsterker-orienteringen i retning det utdannet og utstråling av belønne-søker opptreden på høring det falle i staver er fint markeringen det det falle i staver er å bli et meningsfullt signal til hunden.
    2. Capture haken målet til håndkle. Med hunden stående, sittende, eller i en ned, C/T for å se på, så gransker (dvs. sniffing) håndkleet. Når det skjer pålitelig, C/T for noen nese-til-håndkle, og deretter hake-til-håndkle kontakt. Bygg håndkle kontakt varighet til 2 s.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for 2 s; hver sesjon skal vare ca 5 min.
        NOTE hvis en hunden sliter med dette steg, det utdannet kanskje (en) gni en spandere på håndkle å få opptreden begynte via en næringen odor lokke og/eller (b) lære hunden en nese mål (nese-å-Palme), så en haken mål (haken-å-Palme), og så stikkordet for en haken mål over håndkle.
    3. Haken-til-håndkle mål med kort varighet og tillegg av stikkordet. Med hunden står, sittende, eller inne en ned, C/T for 1-2 s av haken sette seg i forbindelse med å håndkleet. Si "hvile" mens hunden er rørende eller om å berøre håndkleet. Etter mange repetisjoner av 1-2 s anfall, C/T etter 3, deretter 4, deretter 5, deretter 7 s.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for 7 s; hver sesjon skal vare ca 5 min.
        Merk: varier kamp lengdene til hver hake, slik at den neste gjentakelsen ikke alltid er lengre enn den forrige gjentakelsen (dvs. 1 ", 1", 3 ", 1", 5 ", 2", 6 ", 4", 1 ", 2", 7 ", i stedet for, 1", 1 ", 1", 1 ", 2", 2 ", 3", 4 ", 5", 6 " , 7 ").
    4. Haken hvile på håndkle i en ned og tillegg av distraksjon. Med hunden i en ned, cue "hvile" og C/T for 1-5 s av haken til håndkle kontakt. Gradvis legge visuelle og akustiske distraksjoner i form av trener flytte hendene og føttene (f. eks, banke på bakken, røre fingre, shuffle fot, etc.). Bygge haken-til-håndkle kontakt varighet til 11 s. intervaller kan være 1 "-5", 6 "-7", 8 ", 9-10", 11 "+.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for 11 s; hver sesjon skal vare ca 5 min.
    5. Haken hvile på håndkle med avstand. Med hunden i en ned ved siden av en foldet håndkle eller stabel med foldet håndklær, cue "hvile" og C/T for 1-3 s av haken til håndkle kontakt. Cue oppførselen fra progressivt lenger unna (dvs. sitter på bakken, knele, stående). Bygge haken-til-håndkle kontakt varighet til 16 s. trinn kan være 1 "-3", 4 "-8", 9 "-11", 12 "-14", og deretter 16 "+.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 16 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 10 min.
    6. Haken hvile på håndkle med økende varighet og avstand. Med hunden i en ned ved siden av en foldet håndkle eller stabel med foldet håndklær, cue "hvile" og C/T for 1-11 s av haken kontakt. Bygge haken-til-håndkle kontakt varighet til 26 s. trinn kan være 1 "-11", 12 "-16", 17 "-19", 21 "-23", 26 "+.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 26 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 10 min.
    7. Innføre skum haken hvile. C/T for noen etterforskning (dvs. sniffing, nærhet, orientering mot) av skum haken resten apparater. Etter flere forsterkede undersøkelser av apparatet, cue "hvile" og C/T for 1-10 s av haken kontakt. Bygge varighet til 40 s. trinn kan haken hvile for 1 "-10", 11 "-21", 23 "-31", 40 "+.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 40 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
        Merk: konstruere rullet skum haken resten apparat til å passe hver enkelt hundens snute; for en Labrador-sized hunden, lage en skum haken resten måler 6 "bred med en 4" bred av 2,5 "dype hakk kuttet ut av midten. Dette materialet er trygt å ta inn i MRI-miljøet.
    8. Haken hvile i skum haken resten med økende distraksjon og varighet. Med hunden i en ned ved siden av skum haken resten, cue "hvile" og C/T for 1 "-23" av haken kontakt. Gradvis legge visuelle og akustiske distraksjoner. Bygge varighet til 73 s, med og uten distraksjon. Trinn kan være 1 "-23", 26 "-31", 34 "-45", 50 "-60", og 73 "+.
      1. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 73 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
  2. Fase 2-mock MRI.
    Merk: for å montere den stasjonære mock MRI, kompilere en tunnel (proxy MRI bore, 70 cm diameter papp betong form tube kuttet til en lengde på seks meter og forhøyet på en tre-fots høy folding bord), en kryssfiner plattform, en akryl mock radiofrekvens (RF) mottaker coil , skum haken hvile apparat, og et høyttaler system (seTabell av materialer). Stabilisere mock bore på bordet med to kryssfiner bukseseler. Påføre buffer pads festet til det indre av mock RF coil å gi polstring mot hundens ører og ekstra skallen stabilisering/plassering tilbakemelding.
    1. Innføre boring og høyde med redusert varighet. Gjennomføre hele første økten med mock bore på bakken. Stikkordet hunden å gå inn i tunnel og legge seg på plattform, C/T. stikkordet hunden å "hvile" og C/T for alle varigheten av hake mål å det skummet haken hvile innenfor det bar på bakken.
      1. Gjennomføre påfølgende økter med mock bore forhøyede 3 '. Inviter hunden til å hoppe eller løfte hunden inn i forhøyet bore, C/T.
      2. Stikkordet hunden å legge seg ned, C/T.
      3. Stikkordet hunden å "hvile" og C/T for 1-12 s av haken kontakt til skummet haken hvile i forhøyet bore.
      4. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 16 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15.
    2. Forhøyet hake hvile med økende varighet. Inviter hunden til å hoppe eller løfte hunden inn i mock bore. Stikkordet hunden å legge seg ned, C/T.
      1. Cue hunden til "hvile" og C/T for 1-12 s av haken målretting til skum haken hvile i forhøyet bore.
      2. Bygge varighet til 60 SS. trinn kan være 1 "-12", 16 "-23", 26 "-45", 60 "+.
      3. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for det vil si 60 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    3. Innføre mock radiofrekvens (RF) coil uten høyde og redusert varighet. Mens du sitter på bakken ved siden av mock RF coil og skum haken hvile, C/T hunden for noen etterforskning (dvs. sniffing, nærhet, orientering mot) av apparatet.
      1. Stikkordet hunden å "hvile" og bruk en nese berøring eller næringen lokke å guide hundene ' leder i og igjennom det mock RF spole onto skummet haken hvile og C/T for 1-5 s av haken henvende seg.
      2. Bygge varighet til 30 s. trinn kan haken hvile for 1 "-5", 6 "-12", 16 "-26", 30 "+.
      3. Gjenta denne sesjonen til hunden vil haken målet gjennom mock RF coil for 30 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    4. Forhøyet haken hvile i MOCK RF coil. Med mock RF coil og skum haken hvile inne i mock bore, inviterer hunden til å hoppe eller løfte hunden inn i bore.
      1. Stikkordet hunden å legge seg ned og "hvile", og C/T for 1-5 s av haken kontakt.
      2. Bygge varighet til 50 s. trinn kan være 1 "-5", 6 "-12", 16 "-26", 28 "-37", 50 "+.
      3. Gjenta denne sesjonen til hunden vil haken målet til skum haken resten gjennom mock RF coil i forhøyet bore for 50 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    5. Forhøyet haken hvile i MOCK RF coil med økende distraksjon og varighet. Med mock RF coil og skum haken hvile inne i mock bore, inviterer hunden til å hoppe eller løfte hunden inn i bore.
      1. Stikkordet hunden å legge seg ned og "hvile", og C/T for 1-12 s av haken kontakt.
      2. Gradvis legge visuelle og akustiske distraksjoner. Bygg varighet til 100 s (1 ' 40 ") med og uten distraksjon.
      3. Trinn kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88" (1 ' 6 "-1 ' 28"), 100 "+ (1 ' 40" +).
      4. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål for 100 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    6. Innføre øret polstring, varighet i utgangspunktet redusert. Heis eller up hunden å hoppe inn i bar, stikkordet "ned," utstyr seg med øre polstret, og C/T for alle varigheten av tolerer det øre polstret uten overdreven bevegelse.
      1. Cue "hvile" og C/T for 1-5 s av haken kontakt. Bygge varighet til 60 s. trinn kan være 1 "-5", 6 "-26", 28 "45", 60 "+.
      2. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret for 60 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    7. Forhøyet haken hvile i MOCK RF coil med øre polstring og økt varighet og distraksjon. Løft eller Inviter hunden til å hoppe inn i bar, cue "ned" og "hvile", utstyre ham med øret polstring, og C/T for 1-12 s av haken kontakt.
      1. Gradvis legge visuelle og akustiske distraksjoner. Bygge varighet til 107 s. trinn kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88", 107 "+.
      2. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret for 107 s; hver sesjon skal vare mellom 5 og 15 min.
    8. Innføre skanner støy. Løft eller Inviter hunden til å hoppe inn i bar, cue "ned" og "hvile", og utstyre den med øret polstring.
      1. Spill skanne lyd på et knapt hørbar volum mellom 0-40 dB og C/T for 1-12 s av haken kontakt.
      2. Bygge varighet til 107 s. trinn kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88", 107 "+.
      3. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret og til 40 dB avsøke hørlig for 107 s; hver sesjon skal vare mellom 15 og 30 min.
    9. Bygge varighet til 2 min 30 s med økende avstand. Løft eller Inviter hunden til å hoppe inn i bar, cue "ned" og "hvile", og utstyre ham med øret polstring.
      1. Spill skanne lyd mellom 41 og 70 dB og C/T for 1-37 s av haken kontakt. Gradvis legge til avstand, flytte rundt mock bore, ute av syne og deretter tilbake i synet av hunden.
      2. Bygge varighet til 142 s. trinn kan være 1 "-37", 41 "-88", 97 "-107", 117 "-129", 142 "+.
      3. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret og 41-70 dB avsøke hørlig for 142 s, med og uten distraksjon og avstand; hver sesjon skal vare mellom 15 og 30 min.
    10. Bygge varighet til 4 min. Løft eller Inviter hunden til å hoppe inn i bar, cue "ned" og "hvile", og utstyre ham med øret polstring.
      1. Spill skanne lyd mellom 60 og 90 dB og C/T for 1-107 s av haken kontakt.
      2. Bygge varighet til 240 s. trinn kan være 1 "-107", 117 "-142", 156 "-189", 208 "-229", 240 "+.
      3. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret og 60-90 dB avsøke hørlig for 240 s, med og uten distraksjon og avstand; hver sesjon skal vare mellom 15 og 30 min.
    11. Bygge varighet til 5 min. Løft eller Inviter hunden til å hoppe inn i bar, cue "ned" og "hvile", og utstyre den med øret polstring.
      1. Spill skanne lyd mellom 80 og 110 dB og C/T for 1-120 s av haken kontakt.
      2. Bygge varighet til 300 s. trinn kan være 1 "-120", 129 "-189", 208 "-229", 252 "-277", 300 "+.
      3. Gjentagelse denne samling til hunden ville haken mål inne det mock bar med øre polstret og 80-110 dB avsøke hørlig for 300 s, med og uten distraksjon og avstand; hver sesjon skal vare mellom 15 og 30 min.

3. overføring

Merk: 1) ved å nå endelig kriterium for stasjonering atferd i mock MRI trening sted (5 min ned-opphold og haken hvile i mock bore og mock RF coil mens iført øret polstring, med skanner støy spiller på 80-110 dB), hunden gjennomgår fem distinkte plassering overførings økter (generalisering). I løpet av disse overførings øktene hunden stasjoner til de ovennevnte kriteriene i flere innendørs og utendørs steder som er så unik som mulig, med ulike severdigheter, lyder, og grader av sosial distraksjon på tvers av innstillinger (f. eks avsidesliggende gress feltet, stille akademiske bygningen gangen, opptatt akademisk bygning lobby, overfylt bussholdeplass, høyt vannbehandlingsanlegg)8.

  1. Å montere den bærbare mock Mr brukes for overføring, kompilere en tunnel (regulering agility tunnel, stabilisert med sand poser), en kryssfiner plattform, en akryl mock RF-mottaker coil, skummet haken resten apparat, og en bærbar høyttaler system (se tabell over Materialer). Påføre buffer pads festet til det indre av mock RF coil å gi polstring mot hundens ører og ekstra skallen stabilisering/plassering tilbakemelding.
  2. Stå eller sitte ved siden av (bærbar) mock bar med mock RF coil og haken hvile inne. Gestus hunden å gå inn det bar, stikkordet "ned" og "hvile" og utstyr den med øre polstret.
  3. Lek avsøke hørlig for 80-110 dB og C/T for 1-30 s av stasjonering inne det ny plasseringen.
  4. Deretter sonde for kriteriet varighet (forsterke ved 5 min eller når hunden pauser).
  5. Gjennomføre gjentatte utbrudd av 1-5 min hake resten repetisjoner for 30-60 min.
  6. Gjennomfør én 30-60 min økt på hvert sted. En gang hunden har generalisert det stasjonering opptreden å kriterier inne fem adskilt forflytning plasseringene, hunden er moden til datainnsamling av sted inne det virkelig MRI omgivelsene.

4. MR

  1. En Mr datasamling økt tar mellom 30 og 60-min. Start datainnsamlings økten med en localizer, etterfulgt av oppkjøp av høyoppløselige anatomiske bilder for å tjene som en resept referanse ved hjelp av 3D-magnetization rask gradering ekko (MPRAGE) sekvens. Følg den anatomiske skanningen, utføre funksjonelle magnetisk resonans imaging skanninger (f. eks stimulans presentasjon og hviletilstand). Denne MRI-protokollen representerer eksempler fra tidligere arbeid og er bare tankevekkende (se Jia et al.4 og Thompkins et al.10 for hvordan du skal utføre protokollen).
    1. Gi hundene ca 1 min pauser med sin belønning utenfor skanneren mellom skanninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Gjennomsnittlig antall repetisjoner av hvert økt nivå er oppført i tabell 1. Den komplette opplæring og testing protokollen kreves 14 h (M = 13,55 h, Range 12-16 h) og besto av 90 økter (Range 87-93 økter). Åpne miljøet trening varte 4,38 h (utvalg 3-5 h), mock Mr trening varte 5,4 h (rekkevidde 4.2-6.5 h), og overføringen ble 2,5 h delt inn i 5 30 min økter. Vedlikeholds øktene på nivå 19 ble utført under overføringen og gjenspeiles i den komplette treningstiden ovenfor.

Økt nivå Kriterier Varighet Økt repetisjoner (M, SE)
Åpent miljø 1. Lad opp klikkeren Bygge en forening imellom det ' Tic-Toc ' av det falle i staver og hundene ' primære belønne (e.g., næringen) stund capturingattention. 3 min 1, 0
2. Capture haken målet til håndkle Bygg haken til håndkle kontakt til 2 + sekunder. * 5 min 3,75, 75
3. Chin-til-håndkle-mål med kort varighet og addisjon og en pekepinn Hake kontakt i 7 + sekunder. * 5 min 8,25, 2,8
4. Chin hvile på håndkle i en ned og tilsetning av distraksjon Chin kontakt for 11 + sekunder, med og uten distraksjon. 5-10 min 2,75,. 25
5. Chin hvile på håndkle med avstand Chin kontakt for 16 + sekunder, cued fra gradvis lengre unna (dvs. sitter på bakken, knele, stående). 5-10 min 3,5, 87
6. haken hvile på håndkle med økende varighet og avstand Chin kontakt for 26 + sekunder. 5-10 min 5,5, 1,5
7. innføre skum haken hvile, varighet i utgangspunktet redusert Chin kontakt til skum haken hvile i 40 + sekunder. 5-15 min 4,75, 75
8. Chin hvile i skum haken hvile med økende varighet og distraksjon Hake kontakt for 73 + sekunder. 5-15 min 6, 1,2
Mock MRI 9. Introduser boring og høyde med redusert varighet Hake kontakt i diameter på bordet i 16 + sekunder. ** 5-15 min 2,5,. 5
10. forhøyet hake hvile med økende varighet Hake kontakt i diameter på bordet i 60 + sekunder. 5-15 min 3, 0
11. Introduser mock radiofrekvens (RF) coil uten høyde og redusert varighet Hake kontakt i RF-coil på bakken i 30 + sekunder. 5-15 min 2,75,. 25
12. forhøyet hake hvile i mock RF coil Chin kontakt til skum haken hvile gjennom mock RF coil i forhøyet bore i 50 + sekunder. 5-15 min 2, 0
13. forhøyet hake hvile i mock RF coil med økende distraksjon og varighet Chin kontakt for 100 + sekunder, med og uten distraksjon. 5-15 min 2,5,. 29
14. innføre øret polstring, varighet i utgangspunktet redusert Chin kontakt i mock bore og RF coil (mock MRI) med øret polstring i 60 + sekunder. 5-15 min 3,. 41
15. forhøyet haken hvile i mock RF coil med øre polstring og økt varighet og distraksjon Chin kontakt for 107 sekunder, med og uten distraksjoner. 5-15 min 2,5,. 29
16. innføre skanner støy Chin kontakt i mock Mr med øre polstring og opp til 40 dB skanne lyd for 107 + sekunder. 10-30 min 2,5,. 5
17. Bygg varighet til 2 minutter 30 sekunder med økende avstand Chin kontakt i mock Mr med øre polstring og 41-70 dB skanne lyd for 142 + sekunder, med og uten distraksjon og avstand. 10-30 min 2,5,. 5
18. Bygg varighet til 4 minutter Chin kontakt i mock Mr med øre polstring og 60-90 dB skanne lyd for 240 + sekunder, med og uten distraksjon og avstand. 10-30 min 2,75, 75
19. bygge varighet til 5 minutter Chin kontakt i mock Mr med øre polstring og 80-110 dB skanne lyd for 300 + sekunder, med og uten distraksjon og avstand. 10-30 min 10, 1,8 og
Overføre 20. fem ulike økter for plasserings overføring (generalisering) I løpet av disse overførings øktene hunden stasjonene til de ovennevnte kriteriene i flere innendørs og utendørs steder som er så unik som mulig, med ulike severdigheter, lyder, og grader av sosial distraksjon på tvers av innstillinger. 30 min 5, 0
Alle Siste virkemåte (er) Hunden utfører haken hvile med hodet og kroppen vedlagt på en 3 ' høyde, med øret polstring og skanne lyd spiller på 90 + dB, i minst fem minutter. 12-16 h (M = 13.55, SE = 0.94) 87-93 økter (M = 90, SE = 1.5)

Tabell 1: økt nivåer. * Se notat i manuskriptet. * * Conduct første sesjon med mock bore på bakken.

Stasjonering trening og testing
Figur 3 viser den maksimale varigheten av fire hunder trent i protokollen for de tre siste øktene på slutten av treningen og de ulike treningssteder. Ytelsen var stabil på slutten av stasjonering trening, F(2, 6) < 1, og over 5 min (M = 311 sekunder, SEM = 1,9). Alle hunder overført til mock trening steder med en maksimal varighet tilsvarende trening, F(1, 3) < 1. Tre av hundene overført til Mr-skanneren og demonstrerte gjentatte utbrudd av maks mulig varighet (206 s). Det ettall hunden det bydde ikke forflytning å det MRI skanner fikk en større leder enn det annet hundene og kunne ikke i ro og mak anfall innen spolen. Dette ubehag trolig førte til at hunden ikke villig til å delta i skanninger.

Figure 3
Figur 3: maksimal varighet på fire hunder trent i protokollen for de tre siste øktene på slutten av treningen og de ulike trenings stedene. Alle hunder overført til mock trening steder og tre av hundene overført til MRI skanneren demonstrere maksimal mulig varighet (206 s). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Representative fMRI stimulans drevet skanninger
Inne disse avsøker, synlig eller odor stimulere var forevist å hunden stund hunden restene fremdeles. Visuelle stimuli ble projisert på en skjerm som ligger i bar av skanneren. Hver skanning varte for 140 s og inneholdt 12 forskjellige bilder (for eksempel menneskelig og hund ansikter). En stimulans ble presentert for 5 s etterfulgt av en variabel 3-11 s Inter-stimulans intervall (se Figur 4 for visuell skildring og Thompkins et al. 2018 for ytterligere detaljer)10.

Figure 4
Figur 4: visuelle stimuli. Den øverste panelet viser et eksempel kjøring av hunden ansikter. Den nederste panel viser et eksempel kjøring av menneskelige ansikter. Face stimuli ble vist for 5 s, med 3-11 s Inter-stimulans intervaller. Tolv ansikt stimuli ble vist per Run. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Oppmerksomhets sjekk
Å avgjøre hvorvidt hundene var delta å det synlig stimuli, selvstendig raters sett video av hundene ' Eyes innenfor det bar av det MRI skanner synkronisert opp med det stimulans presentasjon. Basert på om hundene ' øyne var åpne og deres elever synlig, raters tildelt en passende poengsum for hver stimulans (figur 5). fMRI data ble brukt bare når det var perfekt Inter-rater avtale.

Figure 5
Figur 5: oppmerksomhets sjekk. For å sikre at hver hund så på hver stimulans presentert under skanning, stimulans-synkronisert video av hundens øyne inne i skanneren ble analysert av to raters post hoc; for hver prøve, hvis hundene ' øye var synlig åpen, rater bestemt en snes av "ja" og hvis hundene ' øye var stengt, det rater bestemt en snes av "nei." fMRI data ble brukt bare når det var perfekt Inter-rater avtale. Dette tallet er endret fra Thompkins et al.10Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Hund og menneskelig ansikt behandling
Figur 6 viser tilstøtende, men ulike hjernens områder av Temporal cortex i hunden hjernen er aktive for prosessering hund og menneskelige ansikter. Grønne regioner representerer områder av hjernen mer aktive for menneskelige ansikter kontrasteres med hund ansikter (p < 0,05, FDR (False Discovery rate korrigert)). Røde regioner representerer områder av hjernen mer aktiv for hunden ansikter kontrast med menneskelige ansikter (p < 0,05, FDR).

Figure 6
Figur 6: resultater av menneske og hund står overfor kontraster. Områder i grønt representerer områder som er betydelig mer aktive under behandling av menneskelige ansikter i forhold til hunde ansikter (dvs. menneskelig ansikts område, HFA). Regionene inne rød forestiller arealer det er viktig flere aktiv i løpet av bearbeiding av hunden ansikter idet sammenlignet med human ansikter (i.e., hunden ansikt område, DFA). Dette tallet er endret fra Thompkins et al.10Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Lukt stimuli
Lukt stimuli ble levert gjennom en olfactometer (figur 7); høy (0,16 mM) og lav (0,016 mM) konsentrasjoner av odorant etanol butyrate ble brukt til å granske parametrisk moduleringshjul av olfactory områder ved odorant konsentrasjon. Hver skanning varte 200 s og inneholdt 5 blokker på 10 s odorant stimulering, hver etterfulgt av en 30 s Inter-stimulans intervall (se Figur 8 for visuell skildring og Jia et al. 2014 for ytterligere detaljer)4.

Figure 7
Figur 7: olfactory bildesystem. Komponenter av hunden olfactory Imaging system utenfor MRI rommet viser odorant applikator, luft tank, bevegelse parameter innspillingen palmtop, video monitor, laptop med VT-8 programvare, og inngangsporten til Mr rommet. Dette tallet har blitt modifisert fra Jia et al.4Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 8
Figur 8: Odorant levering. Odorant levering ble styrt av VT-8 Warner timer programvare i en fMRI blokk design. Den første raden viser odorant levering sekvens med grønne piler som indikerer stimulans utbruddet og røde piler som indikerer stimulans offset. Den andre raden viser clearance av odorant, med grønne piler som indikerer utbruddet av odorant klaring og røde piler som indikerer forskyvning av odorant clearance. Den tredje raden viser fMRI blokken design, som samsvarer med den første raden, med "0" og "1" betegner odorant "av" og "på" forhold, henholdsvis. Dette tallet har blitt modifisert fra Jia et al.4Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Forskere leverte høy (0,16 mM) og lav (0.016 mM) konsentrasjoner av en etanol butyrate løsning til seks trente deteksjon hjørnetenner (Labradors) mens våken og anesthetized. Den parametrisk økning i omfanget av aktiveringen til lave og høye konsentrasjoner av odorant i olfactory regioner (olfactory pære, bilaterale Piriform fliker, lillehjernen) var i samsvar med Weber ' s Law (tredelt oppfattet økning for en ti konsentrasjon økning). I tillegg, mens olfactory pære, periamygdala, fremre olfactory cortex, entorhinal cortex, og Piriform fliker var aktive i både våken og anesthetized hunder, regioner implicating høyere-Order kognitiv prosessering (overlegen, midtre og bane deler av frontal cortex) ble aktivert hovedsakelig i våken hunder (figur 9).

Figure 9
Figur 9: gruppe aktiverings kart for anesthetized hunder. Tre ortogonale visninger vises i hver subfigure. Fargekartet brukes for aktivering intensitet og viktige områder er indikert med piler med etiketter (totalt FDR = 0,05, Cluster terskel = 15 voxels bruker AlphaSim, t-kontrast). A: fremre, P: bakre, S: overlegen, I: mindreverdig, L: venstre, R: høyre. Subfigure (A) tilsvarer lav konsentrasjon odorant (0,016 mm), Subfigure (B) tilsvarer høy konsentrasjon odorant (0,16 mm), Subfigure (C) tilsvarer anesthetized hund olfactory prosessering, og Subfigure (D ) tilsvarer våken hunden olfactory bearbeiding. Dette tallet har blitt modifisert fra Jia et al.4Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollen som er beskrevet ovenfor, skiller treningen av stasjonering (haken hvile) oppførsel fra desensitization til MRI-miljøet. Videre utnytter det en generalisering prosedyre av stasjonering på flere ulike steder, for å bistå i overføringen av stasjonering atferden til den virkelige Mr Scan miljø; Det gjør det uten behov for omfattende treningstid i Mr skanne miljø, som kan være dyrt. Overall, treningen og testingen ble fullført i 14 timer og resulterte i umiddelbar overføring til romanen steder. Selv om det er vanskelig å sammenligne metoder på tvers av laboratorier på en meningsfull måte på dette tidspunktet, presenterer vi en canine fMRI trening protokoll som kan gjennomføres på en kostnadseffektiv måte, med høy-energi hunder.

Angående det generalisering av denne lærer opp protokollen å annet utdannet, stund vi anvendt kenneled hensikt-bred oppdagelsen hundene, denne protokollen burde lover frisk for annet hunden befolkninger. Oppdagelsen hundene er karakteristisk repurposed Amerikaneren åker prøve, jakten test, og Upland lek hundene med egentlig høy energi og "høy kjøre"11. Fristen "kjøre" henvisende til hundene ' iboende motivasjon å arbeide, er begge to vanskelig å operationalize og mål, og alminnelig utbredt i sin bruk å karakterisere hundene det er høyst egnet til oppdagelsen arbeide; næringen favoritt og velger for dristig, nervøs, høy-energi hundene, med høyere Baseline høyder av opphisselse (i.e., opphisselse, engstelse) enn annet typer av arbeider hundene og pets12. Hvis slike hunder kan trenes til stasjon, bør andre populasjoner være vellykket også. Videre, hundene var kjøpedyktig jernbanestasjon inne en variasjon av plasseringene, inkluderer det virkelig MRI skanner. Idet for pet hundene, hvorvidt eller ikke opplæringen protokollen kan heldig er en empirisk spørsmål. Spesielt med riktig instruksjon, kan alle trenings trinn implementeres i hjemmet miljø med bærbare mock bore.

Clicker trening, suksessive tilnærming, og klassisk-Counter condition er metoder som brukes til tilstanden atferd i et mangfoldig utvalg av arter, fra laboratoriet mus til ville dyr i fangenskap8. Metodene er tilgivende med hensyn til små feil gjort gjennom treningsprosessen (f. eks merking og forsterke feil atferd, mangel på interesse for belønning)13. De samme dimensjonene som gjør metodene mer tilgivende for uerfarne lærere også gjøre dem mer universelle for dyret elevene; ved å øke suksessen rate av flere hunder i faget bassenget og flere typer hunder (f. eks spesielle befolkning deteksjon hunder), kan man begynne å bekjempe en iboende utvalg bias grunn av faget og potensielt redusere data slitasje. Dette bias rammer eksperimentelle prøver og stammer fra en manglende evne til metoden for å tilpasse seg individuell variasjon i temperament og føyelighet for en apparat-orientert oppgave som nødvendiggjør høye nivåer av tålmodighet og impuls kontroll, som er nødvendig for stasjonering for MRI. I redusere slitasje, gir denne metoden støtte for to av de tre R ' s (utskifting, reduksjon og raffinement) for beste praksis av eksperimentell design med dyr14. Færre er nødvendig når færre av de anskaffet faget bassenget er forventet å attrite ut av trening, og færre skanne økter er nødvendig med mindre av data må være sensurert ut på grunn av høy amplitude eller hyppig bevegelse artifakter, en potensielt bemerkelsesverdig reduksjon. Treningen minimerer smerte og nød av dyret Eleven i å anskaffe denne oppgaven, en potensielt bemerkelsesverdig raffinement.

Opplæringsmateriellet er enkelt og rimelig anskaffet. Den klassiske Counter condition og generalisering elementer av denne metoden redusere stress og nyheten av skanneren miljøet, uten behov for flere dyre treningstimer i en leid skanner miljø. Uten opplæring i Mr-miljøet er ikke læreren i stand til å gjenskape det statiske magnetfeltet i skannerens bore-eller uvanlig høy/lav frekvens lydutslipp av skanne sekvensene; Denne begrensningen er potensielt adressert fordi teoretisk sett er disse dimensjonene samlet i en "variasjon" komponent fra å utføre atferden i ulike miljøer under trening.

En annen begrensning er at denne protokollen ikke er optimalisert for hastighet. Den stasjonering atferden kan være betinget i tretten timer med trening, som over seks måneder tilsvarer ca 80 5 til femten minutters treningsøkter. Metodisk tilnærming er "langsom og korrekt," i stedet for "rask og fikse det senere". En mentalitet av rask og fikse det senere fører til potensiell allergi av skanning miljøet, og påfølgende slitasje av data eller hele. I en studie av «behandling» hos hunder, var forskerne i stand til å samle inn data til en suksess rate på 80% på en gitt hundens første forsøk. Hvis en hunden behøvde en andre prøve, hell drop å 16%, og rettferdig 4% Hvis hunden behøvde en tredje prøve, antyder det dem hundene ble detrimentally sensibilisert å skanningen omgivelsene med gjentatt avsøring15. Protokollen beskrevet over ville sikkert ikke arbeide med alle hundene, og metodisk alternativer inkludere benytter en nese-å-mål henge fast opptreden istedet for en haken hvile opptreden, gjennomfører lengere lærer opp møter, og i tiltagende hyppigheten av opplæringen Økter. Man kunne pre-skjermen for mer egnede (f. eks føyelighet, temperament, hodet størrelse), selv om handelen-off med utvalg bias vedvarer, og videre, jo mer vanskelig-å-tog hunder kan være modell patologi av interesse: relaterte angst, aggresjon, spesielle befolkningen arbeider hunder (f. eks de som er valgt for High-drive/energi). For å bedre sammenligne metoder for acclimating og opplæring for stasjonering i Mr, ville vi trenger flere hunder og flere trenere. En styrke av arbeidet gjort ved Auburn University er forskeren tilgang til "Auburn Dog" befolkning gjennom canine Performance Sciences (CPS). Oppdagelsen hundene som brukes i disse studiene har lignende genetikk og nesten identiske oppdrett og trening historier.

Selvstendig av lærer opp metoden, bestemt teknisk forbedringer kunne forsterke det Fidelity av hjørnetann MRI data, inkluderer forbedret radiofrekvens spole tegning å Letter tenkelig av hjørnetann hjerne anatomi, likeledes idet forbedret isenkram og sekvenser å ro skanneren under datainnhenting7. Våken, har hemningsløs fMRI gitt kognitiv innsikt i canine psyke med hensyn til multimodal læring, utøvende funksjon, stimulans prosessering, og belønning prosessering6,17,18 ,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,30,31. Sammenlignende og translational forskere kan undersøke flere sensoriske modaliteter med denne bildeteknikk teknikken. Teknikken kan brukes å sonde beskjed bearbeiding inne spesiell arbeider befolkninger (e.g., signal bearbeiding inne service hundene og parametrisk odor bearbeiding inne oppdagelsen hundene)4,28. Disse teknikkene har translational nytte når det gjelder å bestemme operative potensial og egnethet til en fungerende rolle; som en konvergent teknikk sammen med genetiske og atferds analyser, informasjon fått fra MR stimulans-presentasjon paradigmer kan informere valg av egnede arbeider hund fenotyper for avl formål.

Mange trening strategier kommer fra Marine pattedyr og dyrehage dyr trening praksis, tilpasset fra skinner, til omtrentlig husdyrhold prosedyrer via forsterkning-basert berikelse og trening8. Rutinemessig veterinær prosedyrer (vekt-Taking, spiker klipping, blod uavgjorte), eller noe ubehagelig eller angst-provoserte, kan bli lettere med forsterkning av suksessive tilnærming etter en dedikert treningsplan, modellert etter den ene foreslo her over for hjørnetann fMRI. Våken, hemningsløs MRI har aften blitt omtalt idet har klinisk nytte i sin egen rett for epileptiske hundene29.

Oppsummert er canine fMRI i sin begynnende stadier. Vi har presentert en human treningsprogram som kan med hell gjennomføres på en kostnadseffektiv måte. Fremtiden er lovende for fortsatt bruk av "menneskets beste venn" i å forstå, hjerne-atferd relasjoner som feltet av kognitiv nevrovitenskap fortsetter å utvikle seg.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Vi er takknemlige for canine Performance Sciences og Auburn University avdelinger av psykologi og elektro & computer engineering. Denne arbeide var understøttet av foreningen av profesjonell hunden utdannet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic Mock Radiofrequency Coil Menards TU59018594 Mock Radiofrequency (RF) Coil: 8" diameter x 4' Concrete Form Tube. Makes four mock RF coils; cut form tube in four even lengths for four 8" diameter x 1' mock RF coils.
Agility Tunnel J&J Dog Supplies TT053 Open Agility Training Tunnel
Bluetooth Speaker Sharkk SP-SK896WTR-GRY Portable Scan Audio Playback: Waterproof Bluetooth Speaker Sharkk 2O IP67 Bluetooth Speaker Outdoor Pool Beach and Shower Portable Wireless Speaker
Cardboard Concrete Form Tube Menards TU10120014 Stationary Mock MRI Bore: Sonotube 24" diameter x 12' Standard Wall Water-Resistant Concrete Form. Makes two mock bores; cut form tube in half for two 24" diameter x 6' bores.
Chuckit Ball Chuckit! 17030 Toy Reward: Chuckit! Ultra Ball
Decibel X Skypaw Decibel meter phone app
Exercise Mat Foam chin rest: cut mat in half lengthwise. Roll up, and secure roll with hot glue. Cut chin-size notch in center with X-ACTO knife. Hot-glue velcro to bottom surface.
Folding Table 3' x 6' folding table
Microfiber Car Wax Applicator Pad Viking Car Care 862400 Viking Car Care Microfiber Applicator Pads
Natural Balance Treat Log Natual Balance 236020 Food Reward: E.g., Chicken Formula Dog Food Roll, 3.5-lb roll
Plywood Platform: 2"x4"x6' length of wood affixed to 3'x6' plywood board. Hot glue exercise mat on plywood board for traction. Braces: 3 4x4x4" cubes cut at 45-degree angle affixed to ends of 1"x4"x3' lengths of wood. Makes 3 braces.
Sand Bags J&J Dog Supplies AG155 J&J Professional Quality Sandbags x 2
Speaker System Pioneer Electrics HTD645DV Stationary Scan Audio Playback: Pioneer HTD645DV 5 Disk DVD Home Theater System with Wireless Surround Speakers. Operating Instructions.
Towel standard towel

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. Awake dog brain magnetic resonance imaging. Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).
  2. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Functional MRI in awake unrestrained dogs. PLoS One. 7 (5), e38027 (2012).
  3. Bunford, N., Andics, A., Kis, A., Miklosi, A., Gacsi, M. Canis familiaris As a Model for Non-Invasive Comparative Neuroscience. Trends in Neurosciences. 40 (7), 438-452 (2017).
  4. Jia, H., et al. Functional MRI of the Olfactory System in Conscious Dogs. Plos One. 9 (1), e86362 (2014).
  5. Thompkins, A. M., Deshpande, G., Waggoner, P., Katz, J. S. Functional Magnetic Resonance Imaging of the Domestic Dog: Research, Methodology, and Conceptual Issues. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 11, 63-82 (2016).
  6. Berns, G. S., Cook, P. F. Why Did the Dog Walk Into the MRI? Current Directions in Psychological Science. 25 (5), 363-369 (2016).
  7. Huber, L., Lamm, C. Understanding dog cognition by functional magnetic resonance imaging. Learning & Behavior. 45 (2), 101-102 (2017).
  8. Ramirez, K. Animal training: successful animal management through positive reinforcement. , Shedd Aquarium Chicago. (1999).
  9. Gerencser, L., Bunford, N., Moesta, A., Miklosi, A. Development and validation of the Canine Reward Responsiveness Scale -Examining individual differences in reward responsiveness of the domestic dog. Scientific Reports. 8 (1), 4421 (2018).
  10. Thompkins, A. M., et al. Separate brain areas for processing human and dog faces as revealed by awake fMRI in dogs (Canis familiaris). Learning & Behavior. 46 (4), 561-573 (2018).
  11. Lazarowski, L., et al. Investigation of the Behavioral Characteristics of Dogs Purpose-Bred and Prepared to Perform Vapor Wake® Detection of Person-Borne Explosives. Frontiers in Veterinary Science. 5 (50), (2018).
  12. Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. The future of detector dog research. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).
  13. Leidinger, C., Herrmann, F., Thone-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55415 (2017).
  14. Council, N. R. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th ed, The National Academies Press. (2011).
  15. Andics, A., Gábor, A., Faragó, T., Szabó, D., Miklósi, Á Neural mechanisms for lexical processing in dogs. Science. 353 (6303), 1030-1032 (2016).
  16. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Scent of the familiar: An fMRI study of canine brain responses to familiar and unfamiliar human and dog odors. Behavioural Processes. 110, 37-46 (2015).
  17. Berns, G. S., Brooks, A., Spivak, M. Replicability and Heterogeneity of Awake Unrestrained Canine fMRI Responses. PLoS One. 8 (12), e81698 (2013).
  18. Cook, P., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging. Animal Sentience. 117, 1-15 (2018).
  19. Cook, P. F., Brooks, A., Spivak, M., Berns, G. S. Regional brain activations in awake unrestrained dogs. Journal of Veterinary Behavior-Clinical Applications and Research. 16, 104-112 (2016).
  20. Cook, P. F., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. S. Awake canine fMRI predicts dogs' preference for praise vs food. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 11 (12), 1853-1862 (2016).
  21. Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. Neurobehavioral evidence for individual differences in canine cognitive control: an awake fMRI study. Animal Cognition. 19 (5), 867-878 (2016).
  22. Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. S. One pair of hands is not like another: caudate BOLD response in dogs depends on signal source and canine temperament. PeerJ. 2, e596 (2014).
  23. Dilks, D. D., et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ. 3, e1115 (2015).
  24. Prichard, A., Chhibber, R., Athanassiades, K., Spivak, M., Berns, G. S. Fast neural learning in dogs: A multimodal sensory fMRI study. Scientific Reports. 8 (1), 14614 (2018).
  25. Prichard, A., Cook, P. F., Spivak, M., Chhibber, R., Berns, G. S. Awake fMRI Reveals Brain Regions for Novel Word Detection in Dogs. Frontiers in Neuroscience. 12, 737 (2018).
  26. Ramaihgari, B., et al. Zinc Nanoparticles Enhance Brain Connectivity in the Canine Olfactory Network: Evidence From an fMRI Study in Unrestrained Awake Dogs. Frontiers in Veterinary Science. 5, 127 (2018).
  27. Robinson, J. L., et al. Characterization of Structural Connectivity of the Default Mode Network in Dogs using Diffusion Tensor Imaging. Scientific Reports. 6, 36851 (2016).
  28. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work. Scientific Reports. 7, 43704 (2017).
  29. Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209 (2018).
  30. Jia, H., et al. Enhancement of odor-induced activity in the canine brain using zinc nanoparticles: A functional MRI study in fully unrestrained conscious dogs. Chemical Senses. 41 (1), 53-67 (2016).
  31. Kyathanahally, S. P., et al. Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs. Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).

Tags

Opptreden utsendelse 152 MRI fMRI hjørnetann oppdagelsen hunden lærer opp generalisering desensitization luktesans ansikt-bearbeiding etterfølgende tilnærming falle i staver lærer opp
Lærer opp hundene for våken, hemningsløs funksjonell magnetisk resonans tenkelig
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Strassberg, L. R., Waggoner, L. P.,… More

Strassberg, L. R., Waggoner, L. P., Deshpande, G., Katz, J. S. Training Dogs for Awake, Unrestrained Functional Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (152), e60192, doi:10.3791/60192 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter